WO2018206041A1 - Verfahren zur bestimmung von einflussführenden parameterkombinationen eines physikalischen simulationsmodelles - Google Patents

Verfahren zur bestimmung von einflussführenden parameterkombinationen eines physikalischen simulationsmodelles Download PDF

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WO2018206041A1
WO2018206041A1 PCT/DE2018/100369 DE2018100369W WO2018206041A1 WO 2018206041 A1 WO2018206041 A1 WO 2018206041A1 DE 2018100369 W DE2018100369 W DE 2018100369W WO 2018206041 A1 WO2018206041 A1 WO 2018206041A1
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influence
parameter combinations
system parameters
determined
parameter
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PCT/DE2018/100369
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Inventor
Daniel Reppel
Michael Hegmann
Matthias Hekrenz
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation

Definitions

  • the invention relates to a method for determining influencing factors
  • Parameter combinations of a physical simulation model for simulating the behavior of a component of an engine, in particular an internal combustion engine are possible.
  • the invention relates to a method for designing a component of an engine, in particular an internal combustion engine.
  • Input variables are, there is the fundamental problem that can not necessarily be described by simulations of minimum and maximum values of the input variables, the full range of variation of the output variables.
  • Input variables all input variables of the physical simulation model are individually varied between their minimum value and their maximum value. In this case, such input variables are selected, which cause significant changes to the output variables. This approach has the disadvantage that interactions of the
  • Input quantities are at least ignored in cases where the individual influence of the individual parameters is low. Against this background, the task arises in influencing the determination
  • Input variables and parameter combinations of two or more input variables to be considered, with the number of tested parameter combinations should be as low as possible. It is desirable to be able to parallelize the determination at least partially and to be able to define a freely definable termination condition. To solve the problem, a method for determining influential
  • the influence threshold is a constant.
  • the influence threshold may be calculated from a given equation.
  • the influence threshold is calculated as a function of a starting value and of the determined influences.
  • the group is preferably selected from the group
  • a first processor can process a first group comprising a plurality of first system parameters
  • a second processor can process a second group comprising a plurality of second system parameters.
  • the design space of the system parameters is normalized before method step (1), in particular normalized to a range [-1, +1].
  • FIG. 1 shows a physically based simulation model of a component of a
  • FIG. 1 shows by way of example a physical simulation model 1 of a component of an internal combustion engine.
  • the component may be, for example, a component of a valve train, a component of a system for
  • the physically based simulation model 1 has several system parameters 2 as input variables and several performance features 3 as output variables.
  • the number of system parameters 2 may, for example, in the range greater than 50, preferably greater than 75, more preferably greater than 100.
  • the number of performance features 3 is typically less than the number of system parameters 2 and is in the range greater than 5, preferably greater than 7, particularly preferably greater than 10.
  • a construction plan of the component is prepared and based on the
  • the physical simulation model 1 of the component is derived. Before the component is manufactured based on the design plan, the design is verified by simulation with the physical simulation model 1 of the component of the internal combustion engine. In this case, for example, the fluctuation margins of the performance characteristics 3 can be determined as a function of the fluctuation range of the system parameters 2. In order to enable an effective simulation of the physical simulation model 1, a method for determining influential
  • System parameter 2 normalized, in particular normalized to a range [-1, +1], cf. the representation in Fig. 3.
  • the normalized average does not necessarily coincide with the center of gravity of the design space.
  • the examination starts at a reference point, e.g. +1, and examine the design space in detail at different
  • a verification is performed with a predetermined number of randomly selected parameter combinations.
  • the number of individual parameters of a parameter combination to be tested corresponds to half the number of
  • an influence threshold value eps is defined when the method is initialized be defined as follows:
  • the influence threshold eps is a constant, predetermined value.
  • the influence threshold eps is calculated from a given equation.
  • the influence threshold eps is dynamically adjusted in the course of the method on the basis of the already determined influences.
  • the influence threshold eps can be calculated as a function of a starting value and of the determined influences.
  • the following substeps are performed: selection of a reference point in a design space of the system parameter 2; Determining the influence of all individual system parameters 2 and all combinations of exactly two system parameters 2 on the features in the reference point; Storing the individual system parameters 2 and the combinations of exactly two system parameters 2 as determined parameter combinations; Determining a portion of the design space at the reference point that can be described with the determined parameter combinations, wherein a verification having a predetermined number of randomly selected ones
  • Parameter combinations takes place, wherein a residual influence is determined, and if the residual influence is greater than a predetermined influence threshold eps, a
  • Parameter combination is classified as a parameter combination with unknown influences.
  • step S2 all parameter combinations that still contain significant influences are stored in a separate list, a so-called “garbage collector.” This list is based on frequently occurring patterns of
  • test plan is generated for parameter combinations that include as yet unknown influences.
  • the test plans can be calculated separately and independently.
  • the test plans concern
  • the following sub-steps are performed: creating a list comprising all parameter combinations with unknown influences and searching the list for multiple patterns of parameters; Determining the influence of the parameter combinations contained in the list on the
  • System parameters 2 the group is remixed. Even if this procedure does not lead to a lower number of system parameters, the system parameters 2 of the group are gradually reduced.
  • One pass of the physical simulation model 1 is performed each time a system parameter 2 is removed to determine its influence.
  • FIG. 4 shows how a system parameter 2 'is removed from a group G having a plurality of system parameters 2 in order to obtain a reduced group G'.
  • Sub-step T checks whether the result still has an unknown relevant influence. If the result of this check is positive, then the remote system parameter 2 'is part of the interaction. Is the result of this
  • FIG. 5 shows a reduced group G "from which a paramater 2" system has been removed. If it is found that the combination of the remaining system parameters 2 in group G "has no relevant influence, then the remote system parameter 2" is added to the group G "again and another system parameter 2" 'is removed to form a further reduced group G'. Wind now found that the remaining
  • test plan is divided into individual sub-test plans that are run on different processors (CPUs) based on the ones described above
  • Parameter regression can be determined. Correlations are preferably used to share the parameter combinations.
  • the computation time required to process the test plan depends on the number of parameter combinations to be examined and the interactions involved.
  • the search is for a
  • step S3 viewing the parameter combinations contained in the list as a group of several system parameters 2 and successively reducing the number of system parameters 2 in a group by removing system parameters 2 with little influence to obtain reduced parameter combinations.
  • the results of the individual test plans of all processors are recorded. Unknown influences are calculated as far as possible using the newly determined parameter combinations. Thereafter, the parameter combinations are stored with an unknown, significant residual influence in the list, the "garbage collector.” As described in connection with the first method step S1, a check is made to determine which design area of the reference points already with the determined parameter combinations can be described.
  • an abort condition is defined.
  • the method should continue to search until at least 95% of the design area's effects can be described. To increase the reliability of this statement, this process can be repeated several times.
  • step S4 the following substeps are performed: determining the influence of the reduced parameter combinations on all
  • step S5 Determining a portion of the design space that can be described with the determined parameter combinations and comparing the determined portion with a predetermined first break threshold; If the determined fraction is less than the first demolition threshold, continue the method in step S2.
  • step S5 all determined parameter combinations with influences for a further reference point shown in FIG. 3 are calculated. It is again checked, which proportion of the design space of the reference point can be described with the previously determined parameter combinations, cf. Process step S1. If the influences can not be adequately described, cf. the im
  • Parameter combinations can be described and comparing the determined proportion with a predetermined second Abbruchschwellenwert; If the determined fraction is less than the second termination threshold, continue the method in step S2 in the further reference point.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von einflussführenden Parameterkombinationen eines physikalischen Simulationsmodelles (1) zur Simulation des Verhaltens einer Komponente eines Motors, insbesondere eines Verbrennungsmotors, wobei das Simulationsmodell (1) als Eingangsgrößen mehrere Systemparameter (2) und als Ausgangsgrößen mehrere Leistungsmerkmale (3) aufweist. Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Komponente eines Motors, insbesondere eines Verbrennungsmotors, wobei ein Konstruktionsplan der Komponente erstellt wird, wobei auf Grundlage des Konstruktionsplans ein physikalisches Simulationsmodell (1) der Komponente erstellt wird, wobei ein Verfahren zur Bestimmung von einflussführenden Parameterkombinationen des physikalischen Simulationsmodelles (1) nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt wird, wobei die Komponente auf Grundlage des Konstruktionsplans hergestellt wird.

Description

Verfahren zur Bestimmung von einflussführenden Parameterkombinationen eines physikalischen Simulationsmodelles Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von einflussführenden
Parameterkombinationen eines physikalischen Simulationsmodelles zur Simulation des Verhaltens einer Komponente eines Motors, insbesondere eines Verbrennungsmotors.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Entwurf einer Komponente eins Motors, insbesondere eines Verbrennungsmotors.
Bei der Entwicklung und dem Entwurf von Komponenten von Verbrennungsmotoren kommt aufgrund der hohen Komplexität heutiger Verbrennungsmotoren der Simulation der
Komponenten anhand physikalisch basierter Simulationsmodelle eine große Bedeutung zu. Durch derartige Simulationen können beim Entwurf fertigungsbedingte Toleranzen und Streuungen durch die Simulation von Minimal- und Maximalwerten der Eingangsgrößen abgebildet werden. Da die Ausgangsgrößen oftmals nicht linear abhängig von den
Eingangsgrößen sind, besteht das grundsätzliche Problem, dass durch Simulationen von Minimal- und Maximalwerten der Eingangsgrößen nicht notwendigerweise die vollständige Schwankungsbreite der Ausgangsgrößen beschrieben werden kann.
Bei den im Stand der Technik bekannten Verfahren zur Auswahl einflussführender
Eingangsgrößen werden alle Eingangsgrößen des physikalischen Simulationsmodells individuell zwischen ihrem Minimalwert und ihrem Maximalwert variiert. Dabei werden solche Eingangsgrößen ausgewählt, die signifikante Änderungen an den Ausgangsgrößen bewirken. Dieses Vorgehen hat den Nachteil, dass Wechselbeziehungen der
Eingangsgrößen zumindest in solchen Fällen unberücksichtigt bleiben, in denen der individuelle Einfluss der einzelnen Parameter gering ist. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, bei der Bestimmung einflussführender
Eingangsgrößen auch Parameterkombinationen zweier oder mehrerer Eingangsgrößen zu berücksichtigen, wobei die Anzahl an zu testenden Parameterkombinationen möglichst gering sein sollte. Dabei ist es wünschenswert, die Bestimmung zumindest teilweise parallelisieren zu können sowie eine frei definierbare Abbruchbedingung definieren zu können. Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Bestimmung von einflussführenden
Parameterkombinationen eines physikalischen Simulationsmodelles zur Simulation des Verhaltens einer Komponente eines Motors, insbesondere eines Verbrennungsmotors, vorgeschlagen, wobei das Simulationsmodell als Eingangsgrößen mehrere
Systemparameter und als Ausgangsgrößen mehrere Leistungsmerkmale aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten:
Auswahl eines Referenzpunkts in einem Entwurfsraum der System parameter;
Ermitteln des Einflusses aller einzelner Systemparameter und aller Kombinationen von genau zwei System parametern auf die Leistungsmerkmale in dem
Referenzpunkt mittels des physikalischen Simulationsmodells; Speichern der einzelnen Systemparameter und der Kombinationen von genau zwei
Systemparametern als ermittelte Parameterkombinationen; Bestimmen eines Anteils des Entwurfsraums an dem Referenzpunkt, der mit den ermittelten
Parameterkombinationen beschrieben werden kann, wobei eine Verifikation mit einer vorgegebenen Anzahl zufällig ausgewählter Parameterkombinationen erfolgt, wobei ein Resteinfluss ermittelt wird, und dann, wenn der Resteinfluss größer ist als ein vorgegebener Einfluss-Schwellenwert (eps), eine Parameterkombination als Parameterkombination mit unbekanntem Einflüssen klassifiziert wird;
Erstellen einer Liste umfassend alle Parameterkombinationen mit unbekannten Einflüssen und Durchsuchen der Liste nach mehrfach auftretenden Mustern von Parametern; Ermitteln des Einflusses der in der Liste enthaltenen
Parameterkombinationen auf die Leistungsmerkmale an dem Referenzpunkt;
Betrachten der in der Liste enthaltenen Parameterkombinationen als Gruppe mehrerer Systemparameter und sukzessives Reduzieren der Anzahl der
Systemparameter in einer Gruppe durch Entfernen von Systemparametern mit geringem Einfluss um reduzierte Parameterkombinationen zu erhalten;
Ermitteln des Einflusses der reduzierten Parameterkombinationen auf alle
Leistungsmerkmale an dem Referenzpunkt; Bestimmen eines Anteils des
Entwurfsraums, der mit den ermittelten Parameterkombinationen beschrieben werden kann und Vergleichen des bestimmten Anteils mit einem vorgegebenen ersten Abbruchschwellenwert; Wenn der bestimmte Anteil kleiner ist als der erste Abbruchschwellenwert, Fortführen des Verfahrens in Verfahrensschritt S2.
Auswahl eines weiteren Referenzpunkts in dem Entwurfsraum der Systemparameter und Ermitteln des Einflusses der ermittelten Parameterkombinationen in dem weiteren Referenzpunkt; Bestimmen eines Anteils des Entwurfsraums, der mit den ermittelten Parameterkombinationen beschrieben werden kann und Vergleichen des bestimmten Anteils mit einem vorgegebenen zweiten Abbruchschwellenwert; Wenn der bestimmte Anteil kleiner ist als der zweite Abbruchschwellenwert, Fortführen des Verfahrens in Verfahrensschritt S2. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist der Einfluss-Schwellenwert eine Konstante. Alternativ kann der Einfluss-Schwellenwert aus einer vorgegebenen Gleichung berechnet werden. Ferner ist es alternativ möglich, den Einfluss-Schwellenwert anhand eines Kennfelds zu bestimmen. Gemäß einer alternativ bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird der Einfluss- Schwellenwert in Abhängigkeit von einem Startwert und von den ermittelten Einflüssen berechnet.
Bevorzugt ist es, wenn in dem Verfahrensschritt S3 die Parameterkombination in zwei Untergruppen aufgeteilt wird und der Einfluss beider Untergruppen und eines Residuums auf alle Leistungsmerkmale an dem Referenzpunkt ermittelt wird.
Alternativ oder zusätzlich wird bevorzugt in Verfahrensschritt S3 aus der Gruppe ein
Systemparameter entfernt und der Einfluss der Gruppe und eines Residuums auf alle Leistungsmerkmale an dem Referenzpunkt ermittelt.
Als vorteilhaft hat es sich ferner erwiesen, wenn der Verfahrensschritt S3 parallel auf mehreren Prozessoren ausgeführt wird, wodurch eine beschleunigte Suche nach relevanten Parameterkombinationen ermöglicht wird. Insbesondere kann ein erster Prozessor eine erste Gruppe umfassend mehrere erste Systemparameter verarbeiten und ein zweiter Prozessor eine zweite Gruppe umfassend mehrere zweite Systemparameter verarbeiten.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird der Entwurfsraum der Systemparameter vor dem Verfahrensschritt (1) normiert, insbesondere normiert auf einen Bereich [-1 , +1].
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Hierin zeigt: Fig. 1 ein physikalisch basiertes Simulationsmodell einer Komponente eines
Verbrennungsmotors in einer schematischen Darstellung; Fig. 2 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung von einflussführenden Parameterkombinationen;
Fig. 3 einen normalisierten Entwurfsraum mit verschiedenen Referenzpunkten;
Fig. 4, 5 schematische Darstellungen der Abläufe bei der Parameterregression; eine Auswahl von Systemparametern des physikalischen Simulationsmodells und Parameterkombinationen mehrerer Systemparameter des physikalischen
Simulationsmodells und deren Einfluss auf ein beispielhaftes Leistungsmerkmal in einer schematischen Darstellung;
In der Fig. 1 ist exemplarisch ein physikalisches Simulationsmodell 1 einer Komponente eines Verbrennungsmotors dargestellt. Bei der Komponente kann es sich beispielsweise um eine Komponente eines Ventiltriebs, eine Komponente eines Systems zur
Nockenwellenverstellung oder eine Komponente eines Systems zur Zylinderabschaltung handeln. Das physikalisch basierte Simulationsmodell 1 weist als Eingangsgrößen mehrere Systemparameter 2 und als Ausgangsgrößen mehrere Leistungsmerkmale 3 auf. Die Anzahl der System parameter 2 kann beispielsweise im Bereich größer als 50, bevorzugt größer als 75, besonders bevorzugt größer als 100 liegen. Die Anzahl der Leistungsmerkmale 3 ist typischerweise geringer als die Anzahl der Systemparameter 2 und liegt im Bereich größer als 5, bevorzugt größer als 7, besonders bevorzugt größer als 10.
Bei einem Verfahren zur Herstellung der Komponente des Verbrennungsmotors wird zunächst ein Konstruktionsplan der Komponente erstellt und auf Grundlage des
Konstruktionsplans wird das physikalische Simulationsmodell 1 der Komponente abgeleitet. Bevor die Komponente auf Grundlage des Konstruktionsplans hergestellt wird, wird die Auslegung durch Simulation mit dem physikalischen Simulationsmodell 1 der Komponente des Verbrennungsmotors überprüft. Hierbei können beispielsweise die Schwankungsbreiten der Leistungsmerkmale 3 in Abhängigkeit von der Schwankungsbreite der Systemparameter 2 ermittelt werden. Um eine effektive Simulation des physikalischen Simulationsmodells 1 zu ermöglichen, wird zunächst ein Verfahren zur Bestimmung von einflussführenden
Parameterkombinationen des physikalischen Simulationsmodelles 1 durchgeführt, das nachfolgend beschrieben werden soll. Der Ablauf des Verfahrens ist schematisch in der Darstellung in Fig. 2 wiedergegeben. Die Abhängigkeit der Leistungsparameter 3 von den Systemparametern 2 lässt sich beispielsweise durch die in Gleichung 1 gezeigte Funktion f(x,y, z) beschreiben, wobei f ein beliebiger Leistungsparameter 3 ist und x, y, z beliebige System parameter 2 sind. i{x,y, z) ^ fx{x) + fv{y) + fz{z) + fxv{x y} + ... + fxvz {x, y,z)* ... (Gleichung 1)
Zunächst, d.h., vor dem ersten Verfahrensschritt S1 wird der Entwurfsraum der
Systemparameter 2 normiert, insbesondere normiert auf einen Bereich [-1 , +1], vgl. die Darstellung in Fig. 3. Der normierte Durchschnitt muss nicht notwendigerweise mit dem Schwerpunkt des Entwurfsraums übereinstimmen. Die Untersuchung startet an einem Referenzpunkt, z.B. +1 , und prüft den Entwurfsraum detailliert an verschiedenen
Referenzpunkten, Jede Prüfung eines Referenzpunkts resultiert aus den Auswirkungen auf den normierten Durchschnitt des Entwurfsraums. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Verfahren wird in dem ersten Verfahrensschritt S1 eine sogenannte„Low Dimension Library" erzeugt. Hierzu wird ein vollfaktorieller Testplan zum Auffinden der Einflüsse einzelner Systemparameter und Kombinationen von genau zwei Systemparametern definiert. Dieser Verfahrensschritt S1 ermöglicht die Suche nach Kombinationen von mehr als zwei Systemparametern in den weiteren Verfahrensschritten S2-S5.
Um zu ermitteln, mit welcher Genauigkeit das Systemverhalten an dem ausgewählten Referenzpunkt mit den bereits ermittelten System parametern und Parameterkombinationen beschrieben werden kann, wird eine Verifikation mit einer vorgegebenen Anzahl zufällig ausgewählter Parameterkombinationen durchgeführt. Die Anzahl individueller Parameter einer zu testenden Parameterkombination entspricht der Hälfte der Anzahl an
Systemparametern 2 des physikalischen Simulationsmodells 1. Die Analyse der Antwort der Leistungsparameter 3 wird durch Betrachtung eines Resteinflusses durchgeführt. Das Ergebnis dieser Analyse ist in die bereits bekannten Einflussfaktoren untergliedert. Wenn sich ein signifikanter Resteinfluss ergibt, deutet dies darauf hin, dass die Antwort des Leistungsparameters 3 nicht ausreichend beschrieben werden kann. Diese
Parameterkombination wird als so genannte„Kombination mit unbekannten Einflüssen" klassifiziert, welche in den nachfolgenden Verfahrensschritten S2-S5 zu untersuchen ist. Um die Signifikanz eines Einflusses anzugeben, wird beim Initialisieren des Verfahrens ein Einfluss-Schwellenwert eps definiert. Dieser Einfluss-Schwellenwert eps kann wie folgt definiert werden:
(a) Der Einfluss-Schwellenwert eps ist ein konstanter, vorgegebener Wert. (b) Der Einfluss-Schwellenwert eps wird aus einer vorgegebenen Gleichung berechnet.
(c) Der Einfluss-Schwellenwert eps wird anhand eines Kennfelds bestimmt.
(d) Der Einfluss-Schwellenwert eps wird im Verlauf des Verfahrens dynamisch angepasst anhand der bereits ermittelten Einflüsse. Insofern kann der der Einfluss- Schwellenwert eps in Abhängigkeit von einem Startwert und von den ermittelten Einflüssen berechnet werden.
Somit werden in der ersten Verfahrensschritt S1 die folgenden Teilschritte durchgeführt: Auswahl eines Referenzpunkts in einem Entwurfsraum der Systemparameter 2; Ermitteln des Einflusses aller einzelner Systemparameter 2 und aller Kombinationen von genau zwei Systemparametern 2 auf die Leistungsmerkmale in dem Referenzpunkt; Speichern der einzelnen Systemparameter 2 und der Kombinationen von genau zwei Systemparametern 2 als ermittelte Parameterkombinationen; Bestimmen eines Anteils des Entwurfsraums an dem Referenzpunkt, der mit den ermittelten Parameterkombinationen beschrieben werden kann, wobei eine Verifikation mit einer vorgegebenen Anzahl zufällig ausgewählter
Parameterkombinationen erfolgt, wobei ein Resteinfluss ermittelt wird, und dann, wenn der Resteinfluss größer ist als ein vorgegebener Einfluss-Schwellenwert eps, eine
Parameterkombination als Parameterkombination mit unbekanntem Einflüssen klassifiziert wird.
In dem zweiten Verfahrensschritt S2 werden alle Parameterkombinationen, die noch signifikante Einflüsse beinhalten, in einer separaten Liste, einem so genannten„garbage collector" gespeichert. Diese Liste wird nach häufig auftretenden Mustern von
Parameterkombinationen durchsucht. Für den nächsten Verfahrensschritt S3 wird ein Testplan erzeugt für Parameterkombinationen, die noch unbekannte Einflüsse umfassen. Die Testpläne können separat und unabhängig berechnet werden. Die Testpläne betreffen
(a) Parametermuster, die aus der Liste, dem„garbage collector", ermittelt werden.
(b) Parameterkombinationen, die erkannt wurden aber derzeit nicht vollständig
erklärbar sind.
(c) Zufällig im Entwurfsraum verteilte Messpunkte mit einer hohen Variation einzelner
Parameter.
Somit werden in dem zweiten Verfahrensschritt S2 die folgenden Teilschritte durchgeführt: Erstellen einer Liste umfassend alle Parameterkombinationen mit unbekannten Einflüssen und Durchsuchen der Liste nach mehrfach auftretenden Mustern von Parametern; Ermitteln des Einflusses der in der Liste enthaltenen Parameterkombinationen auf die
Leistungsmerkmale an dem Referenzpunkt. In dem dritten Verfahrensschritt S3 wird eine so genannte„Parameterregression" auf den neu gemessenen Punkten des Testplans durchgeführt. Jede Parameterkombination des Testplans wird als individuelle Gruppe betrachtet und schrittweise reduziert. Die Gruppe wird zunächst halbiert und es wird geprüft, ob der Einfluss in einer der beiden Gruppen isoliert werden konnte. Wenn dies nicht der Fall ist und die Gruppe eine hohe Anzahl an
Systemparametern 2 aufweist, wird die Gruppe neu gemischt. Wenn auch dieses Vorgehen nicht zu einer geringeren Anzahl an Systemparametern führt, werden die Systemparameter 2 der Gruppe schrittweise reduziert. Ein Durchlauf des physikalischen Simulationsmodells 1 wird jedes Mal durchgeführt, wenn ein System parameter 2 entfernt wird, um dessen Einfluss zu ermitteln.
Dieses Vorgehen ist in Fig. 4 und 5 schematisch dargestellt. Fig. 4 zeigt, wie aus einer Gruppe G mit mehreren Systemparametern 2 ein Systemparameter 2' entfernt wird, um eine reduzierte Gruppe G' zu erhalten. Im Teilschritt T wird überprüft, ob das Ergebnis noch einen unbekannten relevanten Einfluss aufweist. Ist das Ergebnis dieser Überprüfung positiv, so ist der entfernte System parameter 2' Teil der Wechselwirkung. Ist das Ergebnis dieser
Überprüfung negativ, so ist der entfernte System parameter 2' nicht Teil der Wechselwirkung. Fig. 5 zeigt eine reduzierte Gruppe G", aus welcher ein System paramater 2" entfernt wurde. Wird nun festgestellt, dass die Kombination der verbleibenden Systemparameter 2 in Gruppe G" keinen relevanten Einfluss haben, so wird der entfernte Systemparameter 2" der Gruppe G" wieder hinzugefügt und ein anderer System parameter 2"' entfernt, um eine weitere reduzierte Gruppe G'" zu bilden. Wind nun festgestellt, dass die verbleibenden
Systemparameter in Gruppe G'" einen relevanten Einfluss haben, ist eine einflussführende Parameterkombination mit mehr als zwei Systemparametern 2 gefunden.
Um die Suche zu parallelisieren, wird der Testplan in einzelne Teil-Testpläne geteilt, welche auf verschiedenen Prozessoren (CPUs) anhand der vorstehend beschriebenen
Parameterregression ermittelt werden. Dabei werden bevorzugt Korrelationen verwendet, um die Parameterkombinationen zu teilen. Die zum Verarbeiten des Testplans erforderliche Rechenzeit hängt von der Anzahl an zu untersuchenden Parameterkombinationen und den enthaltenen Wechselwirkungen ab. Bevorzugt wird der Suchvorgang nach einer
vorgegebenen Anzahl an Durchläufen des physikalischen Simulationsmodels 1 beendet. Einzelne Parameterkombinationen, die bei einer solchen Beendigung noch nicht
berücksichtigt wurden, können ggf. mit den Resultaten eines oder mehrere anderer
Prozessoren beschrieben werden oder werden in nachfolgenden Iterationsschritten berücksichtigt. Somit werden in dem dritten Verfahrensschritt S3 die folgenden Teilschritte durchgeführt: Betrachten der in der Liste enthaltenen Parameterkombinationen als Gruppe mehrerer Systemparameter 2 und sukzessives Reduzieren der Anzahl der Systemparameter 2 in einer Gruppe durch Entfernen von System parametern 2 mit geringem Einfluss um reduzierte Parameterkombinationen zu erhalten.
In dem vierten Verfahrensschritt S4 werden die Ergebnisse der einzelnen Testpläne aller Prozessoren erfasst. Nicht bekannte Einflüsse werden so weit wie es möglich ist anhand der neu ermittelten Parameterkombinationen berechnet. Danach werden die Parameterkombinationen mit einem unbekannten, signifikanten Resteinfluss in der Liste, dem„garbage collector", gespeichert. Wie im Zusammenhang mit dem ersten Verfahrensschritt S1 beschrieben, wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu ermitteln, welcher Entwurfsbereich der Referenzpunkte schon mit den ermittelten Parameterkombinationen beschrieben werden kann.
Bei Beginn des Verfahrens wird eine Abbruchbedingung definiert. Beispielsweise soll das Verfahren mit der Suche fortfahren bis mindestens 95% der Einflüsse des Entwurfsbereichs beschrieben werden können. Um die Zuverlässigkeit dieser Aussage zu erhöhen, kann dieser Prozess mehrmals wiederholt werden.
Somit werden in dem vierten Verfahrensschritt S4 die folgenden Teilschritte durchgeführt: Ermitteln des Einflusses der reduzierten Parameterkombinationen auf alle
Leistungsmerkmale an dem Referenzpunkt; Bestimmen eines Anteils des Entwurfsraums, der mit den ermittelten Parameterkombinationen beschrieben werden kann und Vergleichen des bestimmten Anteils mit einem vorgegebenen ersten Abbruchschwellenwert; Wenn der bestimmte Anteil kleiner ist als der erste Abbruchschwellenwert, Fortführen des Verfahrens in Verfahrensschritt S2. In dem fünften Verfahrensschritt S5 werden sämtliche ermittelte Parameterkombinationen mit Einflüssen für einen weiteren in Fig. 3 gezeigten Referenzpunkt berechnet. Es wird erneut überprüft, welcher Anteil des Entwurfsraums des Referenzpunkts mit den bislang ermittelten Parameterkombinationen beschrieben werden kann, vgl. Verfahrensschritt S1. Falls die Einflüsse nur unzureichend beschrieben werden können, vgl. die im
Zusammenhang mit dem vierten Verfahrensschritt S4 beschriebene Abbruchbedingung, wird nach weiteren Einflussfaktoren gesucht und das Verfahren wird beginnend mit dem zweiten Verfahrensschritt S2 fortgeführt. Somit werden in dem fünften Verfahrensschritt S5 die folgenden Teilschritte durchgeführt: Auswahl eines weiteren Referenzpunkts in dem Entwurfsraum der System parameter und Ermitteln des Einflusses der ermittelten Parameterkombinationen in dem weiteren
Referenzpunkt; Bestimmen eines Anteils des Entwurfsraums, der mit den ermittelten
Parameterkombinationen beschrieben werden kann und Vergleichen des bestimmten Anteils mit einem vorgegebenen zweiten Abbruchschwellenwert; Wenn der bestimmte Anteil kleiner ist als der zweite Abbruchschwellenwert, Fortführen des Verfahrens in Verfahrensschritt S2 in dem weiteren Referenzpunkt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung von einflussführenden Parameterkombinationen eines physikalischen Simulationsmodelles (1) zur Simulation des Verhaltens einer
Komponente eines Motors, insbesondere eines Verbrennungsmotors, wobei das Simulationsmodell (1) als Eingangsgrößen mehrere Systemparameter (2) und als Ausgangsgrößen mehrere Leistungsmerkmale (3) aufweist, mit folgenden
Verfahrensschritten:
S1 : Auswahl eines Referenzpunkts in einem Entwurfsraum der Systemparameter (2); Ermitteln des Einflusses aller einzelner Systemparameter (2) und aller Kombinationen von genau zwei Systemparametern (2) auf die Leistungsmerkmale (3) in dem Referenzpunkt mittels des physikalischen Simulationsmodells; Speichern der einzelnen Systemparameter (2) und der Kombinationen von genau zwei Systemparametern (2) als ermittelte Parameterkombinationen; Bestimmen eines Anteils des Entwurfsraums an dem Referenzpunkt, der mit den ermittelten Parameterkombinationen beschrieben werden kann, wobei eine Verifikation mit einer vorgegebenen Anzahl zufällig ausgewählter Parameterkombinationen erfolgt, wobei ein Resteinfluss ermittelt wird, und dann, wenn der Resteinfluss größer ist als ein vorgegebener Einfluss-Schwellenwert (eps), eine
Parameterkombination als Parameterkombination mit unbekanntem
Einflüssen klassifiziert wird;
S2: Erstellen einer Liste umfassend alle Parameterkombinationen mit
unbekannten Einflüssen und Durchsuchen der Liste nach mehrfach auftretenden Mustern von Parametern; Ermitteln des Einflusses der in der Liste enthaltenen Parameterkombinationen auf die Leistungsmerkmale (3) an dem Referenzpunkt;
S3: Betrachten der in der Liste enthaltenen Parameterkombinationen als
Gruppe mehrerer System parameter (2) und sukzessives Reduzieren der Anzahl der Systemparameter (2) in einer Gruppe durch Entfernen von Systemparametern (2) mit geringem Einfluss um reduzierte
Parameterkombinationen zu erhalten;
S4: Ermitteln des Einflusses der reduzierten Parameterkombinationen auf alle Leistungsmerkmale (3) an dem Referenzpunkt; Bestimmen eines Anteils des Entwurfsraums, der mit den ermittelten Parameterkombinationen beschrieben werden kann und Vergleichen des bestimmten Anteils mit einem vorgegebenen ersten Abbruchschwellenwert; Wenn der bestimmte Anteil kleiner ist als der erste Abbruchschwellenwert, Fortführen des Verfahrens in Verfahrensschritt S2;
S5: Auswahl eines weiteren Referenzpunkts in dem Entwurfsraum der Systemparameter (2) und Ermitteln des Einflusses der ermittelten
Parameterkombinationen in dem weiteren Referenzpunkt; Bestimmen eines Anteils des Entwurfsraums, der mit den ermittelten
Parameterkombinationen beschrieben werden kann und Vergleichen des bestimmten Anteils mit einem vorgegebenen zweiten
Abbruchschwellenwert; Wenn der bestimmte Anteil kleiner ist als der zweite Abbruchschwellenwert, Fortführen des Verfahrens in Verfahrensschritt S2.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss- Schwellenwert (eps) eine Konstante ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss- Schwellenwert (eps) in Abhängigkeit von einem Startwert und von den ermittelten Einflüssen berechnet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt S3 die Parameterkombination in zwei Untergruppen aufgeteilt wird und der Einfluss beider Untergruppen und eines Residuums auf alle Leistungsmerkmale (3) an dem Referenzpunkt ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt S3 aus der Gruppe ein Systemparameter (2) entfernt wird und der Einfluss der Gruppe und eines Residuums auf alle Leistungsmerkmale (3) an dem Referenzpunkt ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt S3 parallel auf mehreren Prozessoren ausgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Entwurfsraum der Systemparameter vor dem Verfahrensschritt (1) normiert wird.
8. Verfahren zur Herstellung einer Komponente eines Motors, insbesondere eines Verbrennungsmotors, wobei ein Konstruktionsplan der Komponente erstellt wird, wobei auf Grundlage des Konstruktionsplans ein physikalisches Simulationsmodell (1) der Komponente erstellt wird, wobei ein Verfahren zur Bestimmung von einflussführenden Parameterkombinationen des physikalischen Simulationsmodelles
(1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchgeführt wird, wobei die Komponente auf Grundlage des Konstruktionsplans hergestellt wird.
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